[发明专利]超音速压缩机转子及其组装方法

说明书

技术领域

本文所述的主题大体而言涉及超音速压缩机系统，且更特定而言涉及用于超音速压缩机系统的超音速压缩机转子。

背景技术

至少一些已知的超音速压缩机系统包括驱动组件、驱动轴杆和至少一个用于压缩流体的超音速压缩机转子。驱动组件利用驱动轴杆联接到超音速压缩机转子以使驱动轴杆和超音速压缩机转子旋转。

已知超音速压缩机转子包括联接到转子盘的多个箍条(strake)。每个箍条绕转子盘在周向定向且限定在相邻箍条之间的轴向流动通道。至少一些已知的超音速压缩机转子包括联接到转子盘的超音速压缩斜坡(supersonic compression ramp)。已知超音速压缩斜坡位于轴向流动路径内且被构造为在流动路径内形成压缩波。

在已知超音速压缩机系统操作期间，驱动组件使得超音速压缩机转子以高旋转速度旋转。将流体导送到超音速压缩机转子使得流体的特征为在流动通道处相对于超音速压缩机转子为超音速。在已知超音速压缩机转子中，在导送流体通过轴向流动通道时，超音速压缩斜坡造成流动通道内形成法向冲击波。在流体经过法向冲击波时，流体速度相对于超音速压缩机转子减小到亚音速。随着流体速度经过法向冲击波减小，流体能量也减小。流体能量通过流动通道减小可减小已知超音速压缩机系统的操作效率。在例如分别在2005年3月28日和2005年3月23日提交的美国专利号7,334,990和7,293,955和在2009年1月16日提交的美国专利申请2009/0196731中描述了已知的超音速压缩机。

发明内容

在一方面，提供一种超音速压缩机转子。这种超音速压缩机转子包括转子盘，转子盘包括在径向内表面与径向外表面之间延伸的主体。多个叶片联接到主体。叶片从转子盘向外延伸。相邻叶片形成一对且定向成使得流动通道限定于每对相邻叶片之间。流动通道在入口开口与出口开口之间延伸。至少一个超音速压缩斜坡定位于流动通道内。超音速压缩斜坡构造为调节通过流动通道导送的流体，使得流体包括在入口开口的第一速度和在出口开口的第二速度。第一速度和第二速度中的每一个相对于所述转子盘表面为超音速。

在另一方面，提供一种超音速压缩机系统。这种超音速压缩机系统包括外壳，其包括限定在流体入口与流体出口之间延伸的腔的内表面。驱动轴杆定位于所述外壳内。驱动轴杆可旋转地联接到驱动组件。超音速压缩机转子联接到驱动轴杆。超音速压缩机转子位于流体入口与流体出口之间以将流体从流体入口导送至流体出口。这种超音速压缩机包括转子盘，其包括在径向内表面与径向外表面之间延伸的主体。多个叶片联接到主体。叶片从转子盘向外延伸。相邻叶片形成一对且定向成使得流动通道限定于每对相邻叶片之间。流动通道在入口开口与出口开口之间延伸。至少一个超音速压缩斜坡定位于流动通道内。超音速压缩斜坡构造为调节通过流动通道导送的流体，使得流体包括在入口开口的第一速度和在出口开口的第二速度。第一速度和第二速度中的每一个相对于转子盘表面为超音速。

在又一方面，提供一种组装超音速压缩机转子的方法。该方法包括提供转子盘，转子盘包括在径向内表面与径向外表面之间延伸的主体。多个叶片联接到主体。相邻叶片形成一对且定向成使得流动通道限定于每对相邻叶片之间。流动通道在入口开口与出口开口之间延伸。至少一个超音速压缩斜坡联接到所述多个叶片中的一叶片和转子盘之一。超音速压缩斜坡定位于流动通道内且构造为调节通过流动通道导送的流体，使得流体包括在入口开口处的第一速度和在出口开口处的第二速度。第一速度和第二速度中的每一个相对于转子盘表面为超音速。

附图说明

当参看附图来阅读本发明下文的详细描述时，本发明的这些和其它特点、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中，相似的附图标记表示相似的部件，其中：

图1为示例性超音速压缩机的示意图；

图2为可用于图1所示的超音速压缩机的示例性超音速压缩机转子的透视图；

图3为图2所示的超音速压缩机转子的分解透视图；

图4为沿着截面线4-4所截取的图2所示的超音速压缩机转子的截面图；

图5为图3所示且沿着区域5所截取的超音速压缩机转子的一部分的放大截面图；

图6为可用于图1所示的超音速压缩机的替代超音速压缩机转子的透视图；

图7为沿着截面线7-7所截取的图6所示的超音速压缩机转子的一部分的放大顶视图。